Detectoarele de unde gravitaționale se pregătesc pentru o nouă campanie de observații

Colaborarea LIGO-Virgo-KAGRA face progrese către începutul următoarei campanii de observații. După trei ani de lucru pentru îmbunătățirea performanței detectoarelor, Campania de Observații Numărul 4 (prescurtată O4 de la Observing Run 4 în limba engleză) este programată să înceapă pe 24 mai 2023. Detectoarele continuă să progreseze spre obiectivele de sensibilitate pentru O4, iar detectoarele LIGO tocmai au trecut de la stadiul de punere în funcțiune la Campania de Inginerie (prescurtată ER15 de la Engineering Run 15 în limba engleză), care trebuie să fie finalizată pentru a permite începerea Campaniei de Observații Numărul 4. Virgo de asemenea se alătură Campaniei de Inginerie pentru o fracțiune limitată de timp, acordând prioritate activităților de punere în funcțiune care vizează îmbunătățirea sensibilității. KAGRA nu a început Campania de Inginerie, dar va continua operațiunile de punere în funcțiune pentru a îmbunătăți sensibilitatea până la începutul lui O4.

Scopul acestei Campanii de Inginerie colaborativă este de a testa în timp real instrumentele îmbunătățite și, mai ales, sistemele necesare pentru ca rețeaua de detectoare să realizeze observații împreună. Cele mai recente îmbunătățiri majore ale instrumentelor LIGO și Virgo vor avea ca rezultat detectoare mai sensibile, capabile să sesizeze chiar și unde gravitaționale „mai slabe” – ceea ce înseamnă și detectarea mai multor evenimente ca oricând.

Ne așteptăm să vedem evenimente în timpul Campaniei de Inginerie; dacă apar evenimente excepționale*, acestea vor fi comunicate comunității științifice prin GraceDB (Gravitational-Wave Candidate Event Database – Baza de Date a Candidaților pentru Evenimente în Unde Gravitaționale, https://gracedb.ligo.org) și GCN (General Coordinates Network – Rețeaua de Coordonate Generale, https://gcn.nasa.gov) și vor fi studiate mai departe.

O4 va cuprinde 18 luni de observații active, extinzându-se până în 2025. Intervale de una sau două luni pentru întreținere pot fi intercalate în perioada de 18 luni de observații. Durata extinsă a campaniei va crește numărul de rezultate științifice pentru O4 și va acorda timp suplimentar pregătirii îmbunătățirilor pentru pauza dintre O4 și O5. 

De la activități de punere în funcțiune la campanii de inginerie și campanii de observații

Detectoarele de unde gravitaționale trec prin mai multe faze pentru a îmbunătăți sensibilitatea, asigurându-se în același timp că există un echilibru cu colectarea datelor. După finalizarea lucrărilor de întreținere și instalarea îmbunătățirilor planificate în timpul pre-punerii în funcțiune, detectoarele trec într-o fază de punere în funcțiune. În timpul fazei de punere în funcțiune se pune accent pe integrarea îmbunătățirilor individuale într-un detector complet care funcționează cât mai aproape posibil de sensibilitatea de proiectare.

Odată ce echipa de punere în funcțiune este mulțumită de performanța detectoarelor, acestea trec într-o campanie de inginerie în care scopul este de a atinge cel mai mare ciclu de funcționare sau timp de funcționare (timpul în care detectorul este capabil să colecteze date) înainte de a intra în cele din urmă în campania de observare. Tranziția între faze este un proces dinamic cu mulți factori care contribuie la decizia de a trece de la o fază la alta.

*Un eveniment excepțional este unul care are un semnal deosebit de puternic, mai ales dacă este probabil să fie asociat cu un echivalent electromagnetic.

Observatoare de unde gravitaționale

LIGO este finanțat de NSF și este operat de Caltech și MIT, care au conceput și construit proiectul. Sprijinul financiar pentru proiectul Advanced LIGO a fost condus de NSF, iar Germania (Max Planck Society – Societatea Max Planck), Marea Britanie (Science and Technology Facilities Council – Consiliul pentru Facilități Științifice și Tehnologice) și Australia (Australian Research Council – Consiliul de Cercetare Australian) au contribuit semnificativ la proiect.

Peste 1.400 de oameni de știință din întreaga lume participă la acest efort prin Colaborarea Științifică LIGO, care include Colaborarea GEO. Partenerii suplimentari sunt menționați la http://ligo.org/partners.php

Colaborarea Virgo este în prezent compusă din aproximativ 846 de membri din 142 de instituții din 15 țări diferite (în principal țări europene). Observatorul Gravitațional European (EGO) găzduiește detectorul Virgo lângă Pisa, în Italia, și este finanțat de Centre National de la Recherche Scientifique – Centrul Național de Cercetare Științifică (CNRS) din Franța, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare – Institutul Național de Fizică Nucleară (INFN) din Italia și The National Institute for Subatomic Physics – Institutul Național pentru Fizică Subatomică (Nikhef) în Țările de Jos. O listă a grupurilor din Colaborarea Virgo poate fi găsită la http://public.virgo-gw.eu/the-virgo-collaboration/. Mai multe informații sunt disponibile pe site-ul Virgo la http://www.virgo-gw.eu.

KAGRA este interferometrul laser cu o lungime a brațului de 3 km din Kamioka, Gifu, Japonia. Instituția gazdă este Institutul de Cercetare a Razelor Cosmice (ICRR), Universitatea din Tokyo, iar proiectul este co-găzduit de Observatorul Astronomic Național al Japoniei (NAOJ) și Organizația de Cercetare a Acceleratoarelor de Înaltă Energie (KEK). Colaborarea KAGRA este compusă din peste 480 de membri din 115 de institute din 17 țări/regiuni. Informațiile generale pentru KAGRA se găsesc pe site-ul web https://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/. Resursele pentru cercetători sunt accesibile la http://gwwiki.icrr.u-tokyo.ac.jp/JGWwiki/KAGRA.